音頻功（gōng）放，顧名（míng）思義，是（shì）對音頻信號進行（háng）功率放（fàng）大的（de）放大器（qì）。從早期簡單（dān）的A類、B類已經發展到現（xiàn）在的G類，甚至還有W類。音頻（pín）的輸入輸出也從早期的純模擬信號，演（yǎn）化到現在的數字/模擬並存。效率越來越高，諧波失真越來越小，保真度越來越高。本文把（bǎ）功放的發（fā）展從結構和基本特征做（zuò）了分析。
功放的定義
功率放大器簡稱功放（fàng），俗稱“擴音機”，是音響係統中最基本的設備，它的任務是把來自信號源的微弱電信號進（jìn）行放大以驅動揚聲器發出聲音。
其作用主要（yào）是將音源器材（cái）輸入的較微弱信號進行放大後，產生足夠大的電流去推動揚聲器進行聲音的重放。由於（yú）考慮功率、阻抗、失真（zhēn）、動態以及不同的使（shǐ）用範圍和（hé）控製調節功能，不同的功放在內部的信號處理、線路設計（jì）和生產工（gōng）藝（yì）上（shàng）也各不相同（tóng）。
功（gōng）放的分類
功放的（de）分類（lèi）方式有很多種，一般會按照功放管的導電方式不同進行劃分（fèn）。通常分為A類（甲（jiǎ）類）、B類（乙類）、AB類（甲乙類）、D類（丁類），以及（jí）後來發展的G類、H類等類（lèi）型。
A類（lèi）功放
A類放大器的特點是（shì）不論是否輸入信號，其輸出電路恒有（yǒu）電流流通，而且這（zhè）種放大器通常是在（zài）特性（xìng）曲線的線性範圍內操作，以求放大後的信（xìn）號不失真。
所以它的優點是：失（shī）真度小，信號越小傳真度越高。最大的缺點是效（xiào）率低，最大隻（zhī）有25%，不（bú）輸入信號時絲毫不降低消耗功率，極不適合做功（gōng）率放大。但（dàn）因其高傳真度，部分高級音響器材仍采用A類放大器。
由於無論有（yǒu）沒有信號輸（shū）入，A類功放的電流損耗都一（yī）直很大，會產生很大的熱量。所以（yǐ）當使（shǐ）用A功放的（de）時候，需要有很好的（de）散熱環境。下圖是A類功放的工作區間（jiān）的示意波形，以（yǐ）及（jí）A類功放的一般實現方式，分別為“共集電極”、“共發射極”。
A類功放工作區（qū）間
A類功放的輸出幅（fú）度為Vp，輸出負載平均（jun1）功（gōng）率（lǜ）PL，電源輸入功率為Ps，工作效率為η，則可以得到以下表達式：
PL=Vp*Vp/（2*Rl）；Ps=2*Vcc*Iq；η=Pl/Ps，所以，可以推算出來，當Vp=VCC，而且Vp=IQ*RL時，A類功放有（yǒu）最大的工（gōng）作效率，為（wéi）25%。
B類功放
B類功率放大器是（shì）工作點在特性線極端處的一種放（fàng）大器。當沒有信號輸入時，輸出端幾乎不消耗功率。根據定義，靜（jìng）態工作點為0，信號以一PNP型BJT與原射級跟隨器相接（jiē），形成所（suǒ）謂的“互補式（shì）射級跟隨器”又稱為“B類（lèi）推挽式放大器”。
其動作原理（lǐ），在（zài）Vi的正半周其間，Q1導通且Q2截止，所以，形成圖4的輸出端正半周正弦波（bō）；同理，當Vi為負半周時，Q1截止而Q2導通，結果形成輸出端負（fù）半周正弦波，如圖4虛線部分所示。
由於（yú）B類推挽（wǎn）式放大器在（zài）無輸入信（xìn）號時不消耗功率，因此它較A類放大器有更高的最大效率可達78%。然（rán）而，由於（yú）推挽式（shì）放大器的信（xìn）號振幅範圍有一段是（shì）在特性線的非線性區域上，因此導（dǎo）致嚴重的失真，如下所示，這種失真我們稱它做“交越失真”（Cross-Over Distortion）。
B類功放實現
B類（lèi）功放（fàng）工作區間
設輸（shū）出信號為Vp*sinωt，輸出負載平均功率PL，電源輸入功率為Ps，工作效率為η，則可以得（dé）到：
PL=Vp*Vp/（2*Rl）；Ps=2*Vcc*Vp/（π*Rl）；η=Pl/Ps，當Vp=VCC時，B類功放（fàng）有（yǒu）最大（dà）的工作效率，78.5%。
AB類功放
前麵提到的B類推挽式放大器的交越失真，是由於信號大小在-0.6V《Vi《0.6V之間時，Q1、Q2皆無（wú）法導通所引（yǐn）起（qǐ）的。因此，如果我們在Q1及Q2的Vbe之間加上兩個（gè）0.6V的電壓，使輸入信（xìn）號在±0.6V之間（jiān）大小時，Q1、Q2也可以導通（tōng），以降低失真，這種情形，就是AB類放大器，如上圖所示。
AB類放大器所產生的失真（zhēn）雖然比（bǐ）B類放大器小，但這項改進所（suǒ）付出的代價是靜態（tài）功耗的浪費及效率的損失。所以，AB類功放的效率會（huì）處於A類和B類之間。
主要區分點A類放大器B類放大器（qì）AB類放大器
工作點位置負載線中點負載線截（jié）止點負載線中點與截止點（diǎn）之間
失真（zhēn）度失真最小失真度略高於AB類，有交叉失真可消除交叉失（shī）真
功率（lǜ）轉移效（xiào）率效率最低，在50%以下效率約為50%至78.5%效率略低於B類
主要用（yòng）途失真度低的小功率放大器（qì）大（dà）功率放大器一般的音響擴大機
D類（lèi）功放
前麵提到的A類、B類、AB類功放，都可以（yǐ）看做是模擬功放。因為它們的（de）輸入和（hé）輸出都是模擬態的聲音（yīn）電信號，經過（guò）模擬功放（fàng）進行放大，不涉及調（diào）製、濾波、編解碼等處理過程。而D類功放則可以稱為是最（zuì）簡（jiǎn）單的數字功放（也有人（rén）把它叫做PWM功放，不算是嚴格的數字功放）。
D類功（gōng）放接收模擬音（yīn）頻信號，用內（nèi）部三角波發（fā）生器產生的三角波和它進行（háng）比較，其結果就（jiù）是一個脈（mò）寬調製信號（PWM），然後將PWM信號放大並還原成模（mó）擬音頻信號。因此，D類功放是用脈衝寬度對模擬音頻幅（fú）度進行模擬的，其信息的傳遞過程是模擬的、非量化的、非代碼（mǎ）性的。並且由於目前器件性能的（de）限製，PWM功放不可能（néng）采用太高的采樣頻（pín）率（lǜ），在性能指標上尚達不到Hi-Fi（高保真）級的水平。D類功放效率一般可以達到80%~90%以上。由於其較高的效率，大（dà）幅度降低了對於環境散熱性能（néng）的要求，所（suǒ）以目前便攜式的（de）產品中（zhōng），D類功放成（chéng）為主流。
D類功放實現和PWM波形
對D類功放來說，比較器和三（sān）角波信號組成了固定頻率的PWM電路，用三角波（bō）信號對音頻輸入信號進行調製（三角波（bō）頻率遠高於音頻輸入信號，一般三角波的（de）頻率在25KHz~1.5MHz
之間）。輸入信號幅度越大，產生的PWM波脈衝（chōng）寬度就越寬。
D類放大器在（zài）工作時，輸出P型、N型功率開關管均處於開關狀態。理想狀態下，功率開關管導通電（diàn）阻為0Ω，沒（méi）有電壓損耗。關斷時，開關管電阻為無窮大，沒有電（diàn）流（liú）流過。因（yīn）此，D類功放的效率在理論上可（kě）以達到100%。但是，在實際應（yīng）用中，由於受器件特性限製（如開（kāi）關速度、漏電流、導通電阻不為零等），實際的工作效率（lǜ）可以達到90%以（yǐ）上。D類功（gōng）放的一般設計架構如下圖所示，在（zài）實際設計中，還會加入過溫保護、過流保護等保護電（diàn）路（lù）。
G類功放
為了（le）提高功放的效率（lǜ），發展了G類功放（fàng），G類功放於1976 年由日立公司提出，它的主要原理是為功放提供多個電源電壓，根據輸入音頻信號（hào）的（de）大小來選擇所需要的電源電壓（yā）。當輸入信號較低時，提供小的電源電壓，反之，則提供高的電源電壓。由於音頻信號有非常高的峰值（zhí）率（Peak-to-Mean Ratio）的特點，G 類功放（fàng）這一靈活選定（dìng）電源電壓的工作方（fāng）式可以有效地降低功耗，提高效率。因此G 類功（gōng）放最近幾年正在越來越廣泛應用於高功率音頻功放係統當中。
主要的特點是：功放按照信號的要（yào）求，由高電（diàn）壓電源或者低電壓電源供給。由於音樂（lè）的峰值（zhí）與有（yǒu）效值的比值很大（dà），所以，可以借助G類功放來改善（shàn）效率狀況。
在絕大部分時間內，G類功放（fàng）的功率輸（shū）出大大低於峰值功率電平。當偶爾有大功率峰值出現的時候（hòu），放大（dà）器必須借助某種機製，能立即提供大功率輸出，內（nèi）部能耗也同時增大，這種大功率輸出僅發（fā）生在（zài）很短的時間內。
G類功放的定義（yì），和目前的帶電荷泵+AGC的處理方式比較類似，所以業內很多（duō）廠（chǎng）家都把（bǎ）升壓（ChargePump或者Boost）+AGC控製的特性（xìng）的功放定義為G類功放。
